[发明专利]一种相干被动MIMO雷达克拉美罗界的计算方法

说明书

该发明公开了一种相干被动MIMO雷达克拉美罗界的计算方法，属于雷达技术领域。利用本发明计算的克拉美罗界可用来评估相干被动MIMO雷达目标速度和位置参数联合估计性能，考虑了在直达波信号影响下信号未知以及信号有恒模约束情况的参数估计性能，进而更为贴近现实的相干被动MIMO雷达参数估计的工作过程，在这个过程中，考虑直达波对于参数估计的可利用性和信号的未知性。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，它特别涉及关于雷达信号处理中的参数估计性能评价指标克拉美罗界(CRB)的计算，适用于被动雷达信号处理问题。

背景技术

被动雷达利用现有的机会信号作为发射信号，完成目标检测、分类以及参数估计等任务。当使用多个机会信号源和接收站时，可利用多输入多输出(MIMO)技术的优势来提升性能。根据文献1(E.Fishler，A.Haimovich，R.S.Blum，L.J.Cimini，D.Chizhik and R.A.Valenzuela，“Spatial diversity in radars-models and detection performance，”IEEE Transactions on Signal Processing，vol.54，no.3，pp.823-838，2006.)，在被动MIMO 雷达系统中，可以根据天线位置与目标波束宽度之间的相对关系采用相干或非相干处理。现有大量文献证明了相干处理在参数估计方面具有优势。

克拉美罗下界(CRB)是评估参数估计性能的一个重要指标。文献2(C.Shi，F.Wangand J.Zhou，“Cramer-Rao bound analysis for joint target location and velocityestimation in frequency modulation based passive radar networks，”IET SignalProcessing，vol.10，no.7，pp.780-790，2016.)给出了已知发射信号的相干被动雷达目标位置和速度联合估计的CRB。文献3(C.Shi，F.Wang，M.Sellathurai and J.Zhou，“Transmitter subset selection in FM-based passive radar networks for jointtarget parameter estimation，”IEEE Sensors Journal，vol.16，no.15，pp.6043-6052，2016.) 针对具有未知发射信号的相干被动MIMO雷达考虑了基于CRB的发射机选择问题。文献4(L. Wang，Q.He，R.S.Blum and H.Li，“Joint parameter estimation employingcoherent passive MIMO radar，”The Journal of Engineering，vol.2019，no.20，pp.6859-6862， 2019.)假设相干被动MIMO雷达的发射信号已知，分析了目标位置和速度的联合估计。当相干被动多基地雷达的发射码字统计特性已知时，文献5(B.D.Rigling andA.Nehorai，“Cramer-Rao bounds for UMTS-based passive multistatic radar，”IEEETransactions on Signal Processing，vol.62，no.1，pp.95-106，2014.)计算了目标参数估计的CRB。就我们所知，目前关于相干被动MIMO雷达参数估计的现有工作都假设已知发射信号或者已知发射信号的统计信息。

在被动雷达中，通常假设接收端的目标路径(发送-目标-接收)信号和直达路径(发送- 接收)信号可以分开，因此可以使用直达路径来观察获得发射信号。然而，在某些情况下，目标路径和直达路径信号是不可能分离的，这使得直接利用直达信号来得到发射信号信息很难实现。因此，在相干被动MIMO雷达系统中，考虑发射信号完全未知，且有直达波信号影响的目标位置和速度的联合估计是十分必要的。鉴于恒模约束是发射信号常见的实际约束，因此，进一步考虑相干被动雷达已知发射信号具有恒定模值的联合参数估计也是十分重要的。

发明内容